Преобразователь напряжения в код Советский патент 1975 года по МПК H03K13/17 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для преобразования напряжения в код с постоянной относительной погрешностью; код при этом выдается в форме с плавающей запятой. Кроме того, предлагаемый преобразователь позволяет получить логарифмический код преобразуемого напряжения.

По основному авт. св. № 428546 известен преобразователь напряжения в код, использующий метод счета единичных приращений. Недостатком такого преобразователя является избыточное количество уровней и тактов квантования. Так, количество тактов преобразования равно 2™-1, если т - количество двоичных разрядов. Учитывая то, что в большинстве случаев закон распределения значений преобразуемых аналоговых величин - гиперболический, получают больщую избыточность в количестве квантов и существенное завыщение времени преобразования за счет неоптимального выбора шкалы преобразования.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что с целью уменьшения времени преобразования, сокращения количества уровней квантования при обеспечении постоянной относительной погрешности, а также получения логарифмического кода преобразуемой величины в него введен сумматор мантиссы, а счетчик мантиссы выполнен в виде

счетчика приращений мантиссы, вы.ходы разрядов которого соединены с входом сумматора мантиссы, еще один вход которого подключен к выходу схемы управления, а выход сумматора мантиссы соединен с цифровым входом преобразователя кода мантиссы в напряжение.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого преобразователя напряжения в код; на фиг. 2 - таблица двоичных кодов, поясняющая работу преобразователя напряжения в код.

Преобразователь содержит схему 1, у которой один вход соединен с выходом преобразователя кода порядка в напряжение 2, выполненного в виде сетки R-R/2, второй вход - с датчиком преобразуемого напряжения 3, а выход соединен со схемой управления 4, которая подключена к генератору импульсов 5.

Схема управления 4 соединена со счетчиком приращений мантиссы 6, со счетчиком порядка 7 и сумматором мантиссы 8. Выходы разрядных триггеров счетчика приращений мантиссы 6 соединены с входом сумматора мантиссы 8, выход которого подключен к цифровому входу преобразователя кода мантиссы в напряжение 9. Аналоговый вход преобразователя кода мантиссы в напряжение 9 соединен с источником опорного напряжения 10. ВыхоДЫ разрядных триггеров счетчика порядка 7 соединены с входом дешифратора И, выход которого подключен к цифровому входу преобразователя порядка в напряжение 2. Выход счетчика приращений мантиссы G соединен с входом счетчика порядка 7 и сумматором мантиссы 8. Выход преобразователя кода мантиссы в напряжеиие 9 соединен с аналоговым входом преобразователя кода порядка в напряжение 2. При построении схемы учитывался тот факт, что выходное сопротивление преобразователя кода мантиссы в нанряжение 9 является величиной постоянной, а также то, что в преобразователе кода порядка в нанряжение 2 нроисходит нодключенне всегда одной из секций, т. е. входное сопротивленне преобразователя 2 является также величиной постояниой. Рассмотрим принцип построеиия таблицы числовых эквивалептов (фиг. 2), прямо пронорцнональиых уровням квантования. В шкалах с постоянной относительиой ногрешностью квантования у шаг квантования Я изменяться пропорционально текущему значению кода Л: /гг- Y-M При этом величина текун 1,его значения кода (1 + т), где Ллш, - минимальное значение кода, а величина текущего шага квантования hi --- Т (1 + т). Предположим, что величина минимального шага кваитовання равна единице и оценим ирнращение А i-ro шага квантования но сравнению с первым: Д:(1+:У-Ь /Т, так как Таким образом, цифровая схема должна обеспечить наращивание кода с переменным шагом При г -величина шага h удвоится по сравнению с первоначальной. Сумма- членов арифметической прогрессии, образованиой последовательпостью шагов h с .. 1,5 1 О т2 Если в качестве VMHH взять 1,5 1

т

1

то через - шагов эта величина также удвоится.

При использовании двоичной системы это означает, что все коды сдвинуты на один разряд влево по сравнению с первоначальными.

отсюда

NI

N,

i -- - In

мииtlЛмин

Если рассматривать счетчик приращений мантиссы 6 и счетчик порядка 7 как один общий счетчик, причем исключить старший, поПри этом величина текушего значения кода определяется из выражения :i-i)-f f . -/1-2 :. . у ООчевндно, что величина Л . соответствует значению мантиссы, а велнчина коэффициента k соответствует величине иорядка прн нредставленни чисел в фор.ме с плавающей занятой. Р1з нреобразованнй, приведенных выше, вытекает алгоритм работы нредлагаемого нреобразователя. Велнчина ;V накапливается с шагом /i, начиная от значения Л„„„ (фиг. 2), ири выполиенни равенства yV. 2jV5niii происходит увеличение k на единицу, а значение Ау приравнивается величиие Лмип н т. д. При это.м изменение относительиой ногрещиостн находится в пределах 71макс/Т1.члп 1,06, 1 -, и, следовательно, можпричем 71мии - но считать, что данная шкала может характеризоваться постоянной относительной погрешностью. В предлагаемом преобразователе величина l-f/Y получается с помощью (Ig2|-1)-разрядного счетчика приращений мантиссы, у которого старший разряд находится всегда в едииичном состоянии, и поэтому триггер этого разряда может быть исключен, а выход разряда иеносредствеиио соедннен с источником питания. Наконленне величины Лг ироизводится с иомощью (21g2--f-2)-разрядного сумматора маитиссы, а величина 2« получается с помощью сетки и дешифратора, обеспечивающего при каждом значении /е подключение только одной секции сетки и коэффициент передачи сетки 2; дешифратор управляется (IggA iiaKcy/VMHif)-разрядным счетчиком порядка. В таблице (фиг. 2) показаны значения кодов для случая Г - Ti мин - ,, макс -- 3. |i 1, о Предлагаемый преобразователь напряжения в код позволяет получить кро.ме линейного кода с постоянной относительной погрешностью еще логарифмический код входной величины, так как (1+Я /-,

стоянно находящийся в единице, разряд счетчика приращений мантиссы, то получим на этом объединенном счетчике код i, пропорциональный логарифму входного сигнала.

Предлагаемый преобразователь напряжения в код работает следующим образом.

Перед началом работы на счетчике порядка 7 установлен код 00, на счетчике приращений мантиссы 6 - код 1000, а на сумматоре мантиссы 8-код, соответствующий , 01011100 (фиг. 2). Код сумматора мантиссы подается на преобразователь кода мантиссы в напряжение 9, питающийся постоянным напряжением от источника 10.

В преобразователе 9 код преобразуется в образцовое напряжение, которое через преобразователь кода порядка в напряжение 2 подается на схему сравнения 1 и сравнивается с входным. Если преобразуемое напряжение больше образцового, то схема управления обеспечивает суммирование содержимого сумматора мантиссы 8 и счетчика приращений мантиссы 6, в результате на сумматоре мантиссы появляется код 01100100 (фиг. 2). После этого схема управления 4 обеспечивает подачу импульса от генератора импульсов 5 на счетчик приращений мантиссы 6, в результате чего на последнем появляется код lOOl. Далее опять происходит сравнение новой величины образцового напряжения с преобразуемым, затем суммирование содержимого сумматора мантиссы и счетчика приращений мантиссы, в результате чего на сумматоре мантиссы появляется код 01101101 и т. д. до момента, когда на сумматоре мантиссы будет код 10101001, а на счетчике приращений мантиссы код 1111. При этом после суммирования на сумматоре мантиссы появляется код 10111000. Очередной импульс от генератора импульсов 5 вызывает импульс переполнения счетчика приращений мантиссы 6, который производит добавление единицы в счетчик порядка 7, сдвиг содержимого сумматора мантиссы вправо на один разряд и гашение счетчика приращений мантиссы 6, причем старший разряд этого счетчика остается в единичном состоянии.

Далее процесс повторяется аналогично, с той лишь разницей, что напряжение с преобразователя кода мантиссы в напряжение 9 передается через соседнюю секцию преобразователя кода порядка в напряжение, обеспечивая

коэффициент передачи, отличающийся от предыдущего в два раза.

После того, как величина образцового напряжения превысит величину преобразуемого напряжения, схема управления 4 по сигналу

со схемы сравнения 1 прекращает подачу импульсов на счетчик приращений мантиссы и запрещает суммирование содержимого сумматора мантиссы и счетчика приращений мантиссы. При этом на сумматоре мантиссы 8 зафиксирован код мантиссы, на счетчике порядка 7 - код порядка линейного числового эквивалента, а совместно на счетчиках приращений мантиссы (исключая старший разряд) и порядка зафиксирован логарифмический код

преобразуемого напряжения.

Предмет изобретения

Преобразователь напряжения в код по авт.

св. № 428546, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени преобразования, сокращения количества уровней квантования при обеспечении постоянной относительной погрешности, а также получения логарифмического кода преобразуемой величины, в него введен сумматор мантиссы, а счетчик мантиссы выполнен в виде счетчика приращений мантиссы, выходы разрядов которого соединены с входом сумматора мантиссы, еще один вход

которого подключен к выходу схемы управления, а выход сумматора мантиссы соедииси с цифровым входом преобразователя кода мантиссы в напряжение.

Мантисса

Порядок

/7 2C / OE wvfC/ i i/

код

Фиг.2